Advanced

Bestämning av kvartshalt i sandprov : metodutveckling med OSL-, SEM- och EDS- analys

Stamsnijder, Joaen LU (2014) In Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet GEOL01 20141
Department of Geology
Abstract
Quartz is one of the most common minerals on Earth and is found in both lose sediment, sedimentary rock and bedrock. The maturity grade of sediments can be determined by the amount of quartz it contains. This is
used when interpreting the sediments’ geological history and reconstructing paleoenvironments. The purpose of this thesis is to analyze and develop methods for determining the quartz content in sediment, for which the following techniques have been used; energy dispersive spectrometry analysis (EDS) in scanning electron microscope (SEM), optically stimulated luminescence (OSL) and interpretation of backscatter images from SEM. It has been examined whether the luminescence and electron attributes can be used to estimate the actual... (More)
Quartz is one of the most common minerals on Earth and is found in both lose sediment, sedimentary rock and bedrock. The maturity grade of sediments can be determined by the amount of quartz it contains. This is
used when interpreting the sediments’ geological history and reconstructing paleoenvironments. The purpose of this thesis is to analyze and develop methods for determining the quartz content in sediment, for which the following techniques have been used; energy dispersive spectrometry analysis (EDS) in scanning electron microscope (SEM), optically stimulated luminescence (OSL) and interpretation of backscatter images from SEM. It has been examined whether the luminescence and electron attributes can be used to estimate the actual quartz content in a sediment sample. Synthetically prepared samples with known content of quartz, potassium, feldspar and plagioclase were analyzed and interpreted in associated programs. The results show that it is possible to determine the amount of quartz in the samples by mapping the elements with an EDS analysis in SEM. However, it is not likely that the method will be widely applied since it is very time consuming. OSL analysis showed that it is not possible to estimate the quartz content in sand by luminescence. This because the OSL signal from quartz was drowned by the OSL signal from feldspar. Backscatter analysis from SEM showed that best results were obtained after the sediment samples were cast in epoxy and polished. The grayscale in the received backscatter images were interpreted in the computer program NIS Elements. The results showed that the error of the most reliable estimations (three picked samples) of the quartz content amounted to ± 4%. This study shows that out of the three tested methods the backscatter method generates the best results and is most reasonable to implement. (Less)
Abstract (Swedish)
Kvarts är ett av de vanligaste mineralen i jordskorpan, både i sediment och i bergarter. Halten kvarts i sediment är intressant vid bedömning av bl.a. mognadsgraden. Ett sediments mognadsgrad kan användas vid tolkning av dess historia, vilket är till nytta vid t.ex. rekonstruktion av paleomiljöer. Geologiska institutionen vid Lunds universitet, har efterfrågat metoder för bedömning av kvartshalten i sediment, genom metodutveckling av energidispersiv röntgenanalys (EDS) i skanningelektronmikroskop (SEM), optisk stimulerad luminiscens (OSL),
samt genom tolkning av backscatterbilder från SEM. Syftet med studien är att undersöka huruvida luminiscenssamt elektronegenskaperna kan användas för att uppskatta den faktiska kvartshalten i ett... (More)
Kvarts är ett av de vanligaste mineralen i jordskorpan, både i sediment och i bergarter. Halten kvarts i sediment är intressant vid bedömning av bl.a. mognadsgraden. Ett sediments mognadsgrad kan användas vid tolkning av dess historia, vilket är till nytta vid t.ex. rekonstruktion av paleomiljöer. Geologiska institutionen vid Lunds universitet, har efterfrågat metoder för bedömning av kvartshalten i sediment, genom metodutveckling av energidispersiv röntgenanalys (EDS) i skanningelektronmikroskop (SEM), optisk stimulerad luminiscens (OSL),
samt genom tolkning av backscatterbilder från SEM. Syftet med studien är att undersöka huruvida luminiscenssamt elektronegenskaperna kan användas för att uppskatta den faktiska kvartshalten i ett sedimentprov. Studien har baserats på syntetiskt framställda prover med kända (men olika) halter av kvarts, kalifältspat och plagioklas, vilka sedan noggrant har analyserats med hjälp av EDS analys i SEM, OSL-analys och backscatterbilder från SEM samt tillhörande tolkingsprogram. Resultaten visar att det är möjligt att bedöma kvartshalten i ett sedimentprov genom
s.k. kartläggning (mapping) av grundämnen med EDS-analys i SEM. Det är dock inte sannolikt att metoden kommer att brukas, då den är mycket tidskrävande. OSL analys har visat att det inte är möjligt att beräkna kvartshalten i ett prov med hjälp av luminiscensegenskaperna, eftersom OSL-signalen från kvarts ´dränks´ i OSL-signalen från fältspater och därför inte kan urskiljas. Utifrån backscatterbilder från SEM är det möjligt att beräkna kvartshalten i ett sedimentprov. Provet bör gjutas in i epoxi och poleras innan backscatteranalys utförs. Gråskalan i bilderna från backscatteranalysen kan analyseras i ett bildanalysprogram, NIS-Elements. Resultaten i denna studie visar att felmarginalen mellan den beräknade mineralhalten och den faktiska mineralhalten endast uppgår till ± 4%. Detta har baserats på tre plockade prover med mycket noggranna mineralhalter. Bildanalys har även utförts på tre vägda prover varvid felmarginalen mellan den beräknade mineralhalten och den faktiska mineralhalten uppgick till ± 11%. Utifrån de tre metoderna som har testats i denna studie, kan det konstateras att backscatter-metoden ger bäst resultat och är rimlig att genomföra. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Stamsnijder, Joaen LU
supervisor
organization
alternative title
Determination of the quartz content in samples of sand : method development with OSL, SEM and EDS analysis
course
GEOL01 20141
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
method development., potassium feldspar, plagioclase, quartz content, optically stimulated luminescence (OSL), metodutveckling, kalifältspat, plagioklas, kvartshalt, energidispersiv röntgenanalys (EDS), backscatter, optiskt stimulerad luminiscens (OSL)
publication/series
Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
report number
383
language
Swedish
additional info
Publication: Lund Luminescence Laboratory
id
4459825
date added to LUP
2014-06-05 15:42:01
date last changed
2014-06-05 16:42:06
@misc{4459825,
  abstract     = {Quartz is one of the most common minerals on Earth and is found in both lose sediment, sedimentary rock and bedrock. The maturity grade of sediments can be determined by the amount of quartz it contains. This is
used when interpreting the sediments’ geological history and reconstructing paleoenvironments. The purpose of this thesis is to analyze and develop methods for determining the quartz content in sediment, for which the following techniques have been used; energy dispersive spectrometry analysis (EDS) in scanning electron microscope (SEM), optically stimulated luminescence (OSL) and interpretation of backscatter images from SEM. It has been examined whether the luminescence and electron attributes can be used to estimate the actual quartz content in a sediment sample. Synthetically prepared samples with known content of quartz, potassium, feldspar and plagioclase were analyzed and interpreted in associated programs. The results show that it is possible to determine the amount of quartz in the samples by mapping the elements with an EDS analysis in SEM. However, it is not likely that the method will be widely applied since it is very time consuming. OSL analysis showed that it is not possible to estimate the quartz content in sand by luminescence. This because the OSL signal from quartz was drowned by the OSL signal from feldspar. Backscatter analysis from SEM showed that best results were obtained after the sediment samples were cast in epoxy and polished. The grayscale in the received backscatter images were interpreted in the computer program NIS Elements. The results showed that the error of the most reliable estimations (three picked samples) of the quartz content amounted to ± 4%. This study shows that out of the three tested methods the backscatter method generates the best results and is most reasonable to implement.},
  author       = {Stamsnijder, Joaen},
  keyword      = {method development.,potassium feldspar,plagioclase,quartz content,optically stimulated luminescence (OSL),metodutveckling,kalifältspat,plagioklas,kvartshalt,energidispersiv röntgenanalys (EDS),backscatter,optiskt stimulerad luminiscens (OSL)},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet},
  title        = {Bestämning av kvartshalt i sandprov : metodutveckling med OSL-, SEM- och EDS- analys},
  year         = {2014},
}